ndalja 5 herë në kostot e operimit dhe mirëmbajtjes? A duhet monitorimi online i COD të përdorë metoda kimike apo sensorë?

Me rregullat mjedisore që bëhen gjithnjë e më të ashpra në tërë botën dhe shtypja e rritur për zbatimin e tyre, COD, si tregues kryesor i monitorimit të cilësisë së ujit, ndikon drejtpërdrejt në rreziqet e moszbatimit dhe në kostot e funksionimit përmes zgjedhjes dhe përdorimit të tij.

Ky artikull do të analizoje parametrat, rregullat dhe parimet e COD-it për të sqaruar ndryshimet kryesore dhe përparësitë/mangësitë midis analizatorëve online të COD-it me bazë kimike dhe atyre me bazë sensori, duke ju ndihmuar të zgjidhni analizatorin e duhur online të COD-it.

1. Çfarë është COD? Pse është kaq e rëndësishme monitorimi online i COD-it?

1) Përkufizimi i COD (Kërkesa Kimike për Oksigjen)

Në kushte të caktuara, kur një mostrë uji trajtohet me një oksidues të fortë (zakonisht dikromati i kaliumit ose permanganati i kaliumit), sasia e oksiduesit që konsumohet nga të gjitha substancat reduktuese që mund të oksidohen (kryesisht ndotësit organikë) në trupin e ujit shprehet si koncentrimi masor i oksigjenit (shprehur në mg/L). Thjeshtuar, sa më shumë ndotës organikë ka në ujë, aq më shumë oksigjen është e nevojshme për t'i "hequr plotësisht". Prandaj, sa më e lartë është vlera e COD-it, aq më e rëndë është ndotja organike e trupit të ujit .

2) Roli kyç i COD-it:

a. Në fushën e emisioneve nga burimet e ndotjes: COD është treguesi kryesor që përdorin departamentet e mbrojtjes së mjedisit në të gjithë botën (siç janë Ministria e Ekologjisë dhe e Mjedisit të Kinës, EPA e SHBA-së dhe Agjencia Evropiane e Mjedisit - EEA) për të vlerësuar nëse uji i papastër i industrisë dhe uji i papastër i qyteteve plotësojnë standardet. Mund të thuhet se COD është standardi kryesor për vlerësimin e cilësisë së ujit. Në të njëjtën kohë, COD është baza ligjore që departamentet e mbrojtjes së mjedisit në vendet e ndryshme përdorin për të llogaritur kufirin total të emisioneve të ndotësve në nivel regional (TMDL) për enterprise dhe për të mbledhur taksa për emisionin e ndotësve / taksa mjedisore. Të dhënat lidhen drejtpërdrejt me përputhjen ligjore të një kompanie dhe me rrezikun e gjobave;

b. Në procesin e trajtimit të ujit të papastër: ndryshimet në koncentrimin e COD në hyrje përcaktojnë drejtpërdrejt nëse ka mjaftueshëm "ushqim" për mushkonjat e aktivizuara në rezervuaret biologjike të trajtimit (si proceset A2O dhe MBR), duke parandaluar ngarkesat e papritura që mund të shkaktojnë vdekjen e baktereve ose çrrëzimin e sistemit; kontroll i saktë i aeracionit dhe dosimit : sistemet e aeracionit (bluferat) janë konsumatorë të mëdhenj të energjisë elektrike në ndërtimet e trajtimit të ujërave të zbezuara. Duke monitoruar ndryshimet e COD-it, shpejtësia e aeracionit të bluferave (kontrolli i DO) dhe sasia e burimit të karbonit të shtuar (si acetati i natriumit) mund të rregullohen në kohë reale, duke shmangur humbjen e energjisë elektrike nga aeracioni i tepërt dhe rritjen e kostos nga dosimi i tepërt .

3) Pse është e nevojshme monitorimi online i COD-it? Cilat janë kufizimet e testimeve në laborator?

Testimi i COD-it në laborator duke përdorur metodën e digjestionit me reflux të dikromatit të kaliumit kërkon ngrohje digjestionale për 2 orë, plus ftohje, titrim ose colorimetri, kërkohet të paktën 2–4 orë për të marrë një pikë të vetme të dhënash . Kjo është problemi më i madh i testimit manual: rezultatet e vonuara të testimeve nuk kanë vlerë referimi praktike. Kur laboratorët zbulonin emisione të tepërta ose goditje me ngarkesë të lartë në hyrjen e ujërave, uji i ndotur tashmë kishte qenë nxjerrë në lumë, ose sistemi i trajtimit biologjik kishte çrrëzuar për shkak të helmimit, duke anuluar plotësisht rolin e tij si "paralajmërim i hershëm" dhe "udhëzim procesi." Në shumicën e vendeve në zhvillim, parandalimi i përdorimit të paligjshëm nga fabrikat i ujërave të ndotura dhe i kontaminimit të trupave të ujërave natyrore me ujëra të përzier është një detyrë e detyrueshme për departamentet e mbrojtjes së mjedisit të qeverisë. COD është vlera më e rëndësishme referimi, por të dhënat e vjetra qartësisht nuk mund të plotësojnë kërkesat.

Në fund, marrja e mostrave në laborator dhe testimi kërkojnë teknikë të specializuar për manipulimin e reagenteve dhe titrimet, duke konsumuar një sasi të konsiderueshme punë dorë, ndërsa gabimet njerëzore mund të futën lehtësisht nga personeli i ndryshëm. Jo vetëm që pagat e personelit dhe kushtet e trajnimit janë të larta, por edhe saktësia mungon vlerën referuese.

2. Metodat e testimit të COD në linjë

1) Metoda e Digestionit Kimik (Metoda e Lagur Kimik/Metoda e Dikromatit)

Kjo është një metodë standarde autoritative dhe e përshtatshme, një zgjidhje universale e përshtatshme për të gjitha cilësitë e komplekse të ujit dhe metoda e vetme që mund të shërbejë si bazë ligjore e përshtatshme.

Parimi i testimit: Së pari kryhet digestioni me temperaturë të lartë, pas çka bëhet testimi duke përdorur metoda optike/elektrokimike.

Një sistem i automatizuar për marrjen e mostrave fut mostrën e ujit në enën e reaksionit, duke shtuar një oksidues të fortë (dikromati i kaliumit, K₂Cr₂O₇), një katalizator (sulfati i argjendit, Ag₂SO₄) dhe një agjent maskues (sulfati i merkurit, HgSO₄, i përdorur për të eliminuar ndërhyrjen e joneve të klorit). Digestioni kryhet në temperaturë të lartë (165°C) dhe shtypje të lartë (zakonisht 15–20 minuta) për të oksiduar plotësisht materien organike në ujë. Më pas, përdoret ndryshimi i ngjyrës së kromit të gjashtëvlerësh (Cr⁶⁺, e verdhë) në krom trivalente (Cr³⁺, e gjelbër). Konsumi i COD llogaritet me saktësi duke përdorur fotometrin kolorimetrik (zakonisht në gjatësi vale 610 nm ose 440 nm) ose elektrotitrin.

Përparësitë kryesore:

a. Në mënyrë të ashpra i përmbahet standardeve kombëtare dhe ndërkombëtare, duke kaluar certifikimet e pajisjeve mjedisore të parashtruara nga vendet e ndryshme, duke siguruar që të dhënat kanë vlefshmëri ligjore dhe rregullimore mjedisore të plotë.

b. Aftësi e jashtëzakonshme kundër ndërhyrjeve; pavarësisht nga kompleksiteti i cilësisë së ujit në vend, procesi i digjestionit me temperaturë të lartë eliminon materien organike makromolekulare të komplikuar, duke parandaluar ndërhyrjet nga trupat e papastër të shtrembëruar, turbulltësia, ngjyra dhe lëndët e theksoara.

c. Diapazon më i gjerë testimi, veçanërisht në monitorimin e ujërave të zeza industriale me koncentrim të lartë, duke treguar një diapazon matës linear të shkëlqyer.

Kufizime: Për shkak të procesit të digestimit me temperaturë të lartë, cikli i testimit zgjat rreth një ore, duke mos ofruar të dhëna në sekonda. Prandaj, përdoret zakonisht në kombinim me instrumente për marrjen e mostrave të cilësisë së ujit/marrjen e mostrave të rrjedhës, duke kërkuar matje të dhënave çdo orë dhe ruajtje në kohë reale të mostrave të ujit për qëllime të ardhshme zbatimi. Shtojim se analizatorët aktualë të COD kërkojnë mbushje të rregullt të reagenteve kimike. Edhe pse prodhuesit kryesorë si HACH, HORIBA dhe JIDE kanë zvogëluar në mënyrë të konsiderueshme konsumin e reagenteve dhe prodhimin e ujërave të ndotura, përdoruesit përfundimtarë vazhdojnë të hasin vështirësi në trajtimin e ujërave të ndotura dhe në blerjen e gjatë afatshme të reagenteve.

2) Metoda e Absorbimit Ultraviolet (UV254) (Spektroskopi)

Një "instrument trendi" shumë efikas dhe i përshtatshëm, një instrument fizik për kontrollin e procesit dhe paralajmërimin e hershëm.

Parimi i testimit: Shumë komponime organike të tretura (veçanërisht komponime aromatike që përmbajnë lidhje dyfishe karbon-karbon (C=C) dhe struktura unazash benzeni) kanë një efekt të fortë absorbimi ndaj dritës ultravioletë në gjatësinë e valeve 254 nm (UV254). Faktori i konvertimit (SAC254 → COD) : Sensori emeton një rreze drite ultravioletë me gjatësi vale 254 nm që kalon nëpër mostrën e ujit. SAC254 (koeficienti i absorbimit të lëndëve organike) llogaritet bazuar në zvogëlimin e intensitetit të dritës. Kjo vlerë më pas shumëzohet me një "faktor konvertimi" specifik të cilësisë së ujit (vlera K) për të llogaritur në mënyrë të zhvendosur vlerën e COD.

Nuk keni nevojë ta kuptoni në detaje, pasi ky parim gati nuk eliminon asnjë interferencë optike. Megjithatë, nën kushtet e stabilitetit të cilësisë së ujit, ai mund të reflektojë me saktësi tendencat e ndryshimeve të COD-it. Kjo e bën të përdorur gjerësisht në ambiente testimi me cilësi uji relativisht të qëndrueshme, si përmendjet dhe liqenet, si dhe në instalimet e trajtimit të ujërave të zeza ku monitorimi i tendencave në kohë reale është thelbësor. Megjithatë, ai nuk mund të përdoret në situata të komplikuara me kërkesa shumë të sakta për saktësi, siç është në daljet e burimeve të ndotjes.

Përparësitë kryesore:

a. Monitorim i nivelit të dytë të vërtetë dhe përgjigje në kohë reale, duke eliminuar nevojën për pritjen e procesit të digestimit, gjë që e bën ideal për monitorimin e tendencave të COD-it gjatë trajtimit të ujërave të zeza. Sensori do të zbulojë me ndjeshmëri çdo ndryshim të madh.

b. Zbulimi i pastër optik, i cili nuk kërkon reagente. Kjo është burimi i pretendimit se kostoja e mirëmbajtjes ndryshon nga pesë herë. Aktualisht, markat ndërkombëtare të çmimit të lartë si HACH, ENDRESS dhe JIDE ofrojnë sensorët e COD që nuk kërkojnë materiale konsumi, nuk prodhojnë lëngje të papërdorshme dhe kanë kosto shumë të ulët operacionale. Si të zvogëlohet kostoja e trajtimit të lëngjeve të papërdorshme të COD? Ju lutemi shihni artikujt e mëtejshëm në sajtin tonë.

Kufizimet: Rezultatet e monitorimit mund të ndikohen lehtë, veçanërisht në kushte komplekse. Meqenëse UV254 mund të zbulojë vetëm lëndët organike që thithin dritën ultraviolet, disa alkole dhe polisakaride nuk reagojnë ndaj dritës ultraviolete; ose uji i vetë mund të ketë një nivel shumë të lartë të thellësive të ngulitura, duke shkaktuar shpërndarjen e dritës ultraviolete, gjë që ndikon në saktësinë e matjeve. Prandaj, sensorët e COD përdoren zakonisht për testime trendi ose në aplikime me cilësi të mirë uji, si p.sh. uji i sipërfaqes të qartë.

3. Përmbledhje

Në fjalë të shkurta, metodat kimike janë mbreti i vërtetë i përshtatshmërisë, metoda e vetme për testimin rigoroz, por ato kanë edhe koste më të larta mirëmbajtjeje. Ne rekomandojmë përdorimin e produkteve nga prodhuesit e besueshëm të rendit të parë. Sensorët ultraviolet (UV) janë mjetra të fuqishëm për testimin e vazhduar dhe monitorimin e tendencave, të përshtatshëm për aplikacione monitorimi që kërkojnë shpejtësi të lartë të përgjigjes por jo saktësi të lartë.

Shpjegim shtesë: Ndalja midis BOD dhe COD:

BOD (Kërkesa Bio-kimike për Oksigjen): Sasia e oksigjenit të tretur që konsumohet nga mikroorganizme organizmat mikrobiologjikë gjatë shpërbërjes së materies organike (pjesa biodegraduese) në ujë në kushte aerobe.

COD (Kërkesa Kimike për Oksigjen): Sasia e oksiduesit që konsumohet nga oksidues kimikë të fortë për të oksiduar materien organike (dhe substancat reduktuese) në ujë në kushte acide/me temperaturë të lartë.

Të dyja reflektojnë përmbajtjen e lëndës organike në ujë. Megjithatë, BOD5 kërkon 5 ditë inkubimi për të prodhuar rezultate, gjë që e bën të papërshtatshme për paralajmërimin e hershëm në kohë reale dhe për kontrollin e procesit të anomaliave të cilësisë së ujit. Për më tepër, matja e BOD është ekstremisht e ndjeshme ndaj aktivitetit mikrobik dhe substancave toksike. Nëse mostra e ujit përmban metale të rënda, acide të forta ose alkalet, ose baktericide, kjo mund të çojë në vdekjen e mikroorganizmave dhe në një vlerë të ulët të gabuar të BOD (negativ i gabuar). Prandaj, tregu kryesor aktualisht përdor gjerësisht monitorimin online të COD si tregues kryesor të kontrollit, ose krijon kurba specifike të korrelacionit B/C për të udhëzuar prodhimin.